青岛派科森光电技术股份有限公司 山东省青岛市 266000
摘要:振动台主要是用于测试机械在正常运行下的振动状态.将其应用在工程机械电气系统能够有效促进工程机械电气系统的完善.文章以工程机械电气系统振动台的测试为主线展开了论述,先是结合实际分析了工程机械电气系统振动台,然后详细阐述了工程机械电气系统振动台的测试方法。
关键词:工程机械;电气系统;振动台;测试
工程机械制造的产品和零部件的振动幅度相对较大,但目前的情况是许多厂家的振动测试能力还不够强。随着研究工作的进一步深入,工程机械振动测试的程度将更加密集,因此了解振动测试的具体操作手段,不仅可延长电气元件的使用周期,而且可优化电气应用操作系统。
一、工程机械电气系统振动台概述
振动试验是力学试验的一种,而振动台用于此试验的主要设备。振动是一种物理现象,包括位移、速度、加速度、频率和相位等各种指标。工程机械电气系统是整机的重要组成部分,也是保证整机安全可靠的关键。但实际上,工程机械的电气系统在运行过程中容易发生电气故障。另外,严格地说,工程机械的电气系统包括两部分,即电子系统和电气设备,而电子系统包括多个子系统。换言之,工程机械的电气系统有着多方面的特征,在相关系统的诊断和检测过程中,应充分结合电气系统的实际特性,采取有针对性的方案和技术,有效提高系统故障的诊断率和系统的操作运行水准,从而确保系统能正常工作。
二、电气操作应用体系振动测试平台的型号选择
1、机械式振动台。机械式振动台可分为不平衡重块式和凸轮式两种类型。不平衡重块式是在不平衡重块旋转过程中出现的离心力激励振动台,其结构简单,成本低廉。然而,其有一个缺陷是它只能在5~100Hz的频率范围内工作,其最大位移为6mm,最大加速度约为10g,不能进行随机振动。而凸轮式振动台的工作频率低于低频,频率上限为20Hz,最大加速度为3g。在加速度中,波形失真情况较为明显,并且总体操作性相对复杂,成本较高,且随机振动较为困难。
2、电液式振动台。电液式振动台的工作原理是伺服阀由一个小的电动振动台驱动,传动装置通过油压旋转。这种振动台产生的振动和位移较为激烈,激励力度达到104 kN,位移可达到2.5m,并且这种巨大的振动可在较低的频率下完成。唯一的制约因素是高频性能相对较低,上限频率很低,失真情况十分严重。在正常情况下,电液式振动台的工作频率在0.1~200Hz之间,而且其结构和组成比较复杂,并要在特定环境下工作,成本较高,通常大多使用在大型结构件和整机的振动测试中。
3、电动式振动台。电动式振动台实际上是激振器的扩展和优化,是现代化振动作业设备,也是目前最常用的振动测试设备。它使用的频率范围区间较大,小型的振动台频率范围为0~10 KHz,大型的振动台频率范围为0~2 KHz,其动态范围相对较宽,便于自动操作或手动控制,具有良好的加速波形,适宜随机波的产生,它可产生相对较大的加速度,并且价格区间也较为合适。在实际应用操作中,主要使用电动式振动台,占实际使用比例的60%以上。
三.振动台模型试验的各步骤要点
1.设备安置
安置模型:务必使模型的质心尽靠近振动台的中心位置,且使结构的短轴方向与振动台的最大振动方向位于同一轴线上,以对模型结构最不利情况进行试验。
2.传感器的布置
加速度传感器的布置:一般根据模型结构总层数考虑设置的数目,沿楼层高度方向逐一布置,通常每隔5~10个标准层布置一个相应的测点,测点处的加速度传感器沿XY两向或XYZ三向分别布置。
位移传感器的布置:所需布置的数量并不多,主要布置在所要研究的最主要楼层处或结构位移响应最大的位置,所测数据可与加速度积分算出的的位移相互校验;应变片的布置:应变片宜贴在结构中一些应力较大或出现应力集中的重要部位,如结构转换层等。
3.激励波的输入
激励波的输入根据抗震设计规范要求须从小到大模拟从常遇地震作用下至罕遇地震作用下各阶段的地震波对结构的影响,每段之间用白噪声检验结构动力特性。
四.工程机械电气系统检测
1.振动测试平台
振动测试平台主要是由控制装置、放大装置、冷却系统、信号反馈系统等 部分组成。在实际的运行过程中,路谱采集系统会将数据反 馈到控制仪,而后控制仪就会将电流信号传递到功率放大 器,功率放大器则会将电流电压信号传送到振动台,振动台 经过处理会将加速度等信号反馈到控制仪中。从实际上来 说,路谱数据会先经过傅里叶转换成为能量谱数据,之后会 进行加速试验处理数据,并将其数据传递到控制仪中。控制仪则会依据参考谱将生成的电流或电压信号,并反馈到放大 器,接下来放大器就会将其作用在振动台中,振动台产生动 作。在整个测试系统中,为了缩短试验时间,需要将实际测 得的数据利用保守因子法得出振动台运动数据。需要注意的 是这也必须要结合实际试验状况。这样才能保证测试的准 确性。
2.电动式振动台类型选择。根据工程机械电气系统振动台的试验要求和标准,应综合考虑三方面因素:首先,根据激振力和工作频率。计算激振力大小的公式是台面质量、连接轴质量、夹具质量和待测部件质量的总和,乘以试验系统的等效加速度。同时,工作频率范围的选择是基于振动台的上下限频率、加速度、位移等数据。此外,需注意的是,振动台的测试方向必须包括3个方向上的测试,即X、Y和Z。
3.电气系统的数据采集和处理
在路谱数据的选择中,可以选择振动比较剧烈的部位选择两个或多个点,以保证能够通过点将实际的运行状况反映出来。同时在进行测试前,需要将电控柜按照相关标准安装在辅助夹具上。在完成测试之后,还应在3个方向上进行36个小时的测试。电气系统的数据数据方式是保守因子法。另外,如果出现电路板松动现象,就会导致后方卡子与导轨卡接不牢固的现象。总的来说,在进行数据的采集与处理时要采用科学、合理的方法,并确保电气系统的正常,这样才能得出精确的结果。
4.振动测试。进行测试前,先将某型号振动压路机的电控柜按其在压路机上的实际安装方式,安装在振动台的辅助夹具上,再将夹具和电控柜仪器安装在振动台上,分X、Y、Z3个方向进行试验,Z方向上的振动测试在振动台的台体上完成,X、Y两个方向上的振动测试是分别在振动台的水平滑台上完成(台体向水平滑台一侧旋转90°,与水平滑台连接,驱动水平滑台动作),每个方向分别进行12h的连续振动测试。
5.测试结果。经过现场X、Y、Z3个方向36h的振动测试,最后将测试后的电控柜从振动台上拆卸下来,打开电控箱盖,发现电控柜上方的电路板出现松动,其后方卡子与导轨卡接不牢,左下方一个继电器松动。通电后,各输出端信号正常,其他电气部件正常。振动测试的结果与日常反馈的故障现象基本一致。
结语
随着我国制造业的逐步发展,工程机械的智能化、自动化水平也在逐步提高,特别是在工程机械电气系统中,系统化、集成化的工作模式逐渐形成。然而,工程机械电气系统构成较为复杂,在长期运行过程中不可避免地会发生系统故障。因此,加强对工程机械电气系统振动台的测试和研究具有十分重要的意义。
参考文献:
[1]何继贤.工程机械电气系统振动台的测试和研究[J].湖南农机,2013(11):55-56.
[2]鲍捷.工程机械电气系统的振动测试[J].科技创业家,2013(05):84。